電動車用可正反向調速手把及電動車動力控制裝置製造方法
2023-10-10 02:00:54 1
電動車用可正反向調速手把及電動車動力控制裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種可正反向都能轉動以控制電動車正反轉的電動車用可正反向調速手把，它結構簡單，沒有倒車開關，操作方便，可靠性高，且成本與通常的調速手把相當。它包括由把手杆、把手座組成的固定件及轉把，在固定件與轉把之間設置有左轉彈簧和右轉彈簧，左轉彈簧使得轉把相對於把手杆逆時針轉動，右轉彈簧使得轉把相對於把手杆順時針轉動，轉把在左轉彈簧和右轉彈簧的共同作用下處於復位位置；當對轉把施加外力時，轉把能夠從復位位置順時針或者逆時針轉動；霍爾傳感器和弧形永磁體相對但不接觸的分別設置在轉把和固定件上；轉把轉動時，霍爾傳感器相對弧形永磁體移動，霍爾傳感器感測弧形永磁體的不同位置並輸出相應的不同信號。
【專利說明】電動車用可正反向調速手把及電動車動力控制裝置
【技術領域】
[0001]本技術涉及一種電動車用可正反向調速手把及包含該調速手把的電動車動力控制裝置，屬於自動控制【技術領域】。
【背景技術】
[0002]傳統的電動車(包括電動(二輪、三輪)自行車和電動(二輪、三輪)摩託車)，一般包括驅動電動車的電動機，控制電動機的控制器，控制運行方向和速度的一個調速手把和一個倒車開關。調速手把包括由把手杆、固定在把手杆上的把手座，轉動設置在把手杆上的轉把。不對轉把施加外力時，轉把處於復位位置。對轉把施加外力時，轉把只能從復位位置向一個方向轉動(一般為逆時針轉動)，而不能向相反方向轉動。
[0003]倒車開關安裝在把手座上並與控制器電連接。電動車正常前進時只需轉動轉把進行就可以了，控制器根據轉把轉動的角度大小(轉把距離復位位置的遠近)控制電動機在不同的動力下工作，一般轉把轉動的角度越大(轉把距離復位位置越遠)，電動機輸出使得電動車前進的正向扭矩越大。但倒車時，則需要按下倒車開關使得倒車開關處於合上的狀態，此時，再轉動轉把，控制器再根據轉把轉動的角度大小(轉把距離復位位置的遠近)控制電動機在不同的動力下工作。一般轉把轉動的角度越大(轉把距離復位位置越遠)，電動機輸出使得電動車後退的反向扭矩越大。如果倒車開關損壞或倒車開關與控制器線束接觸不良就會導致運行方向不正確，從而導致危險。為了提高可靠性，倒車開關通常會選用比較昂貴的進口器件，從而導致車輛成本的提高。
[0004]另外，現有的調速手把在實現制動時難於操作。為了對正常前進的電動車制動停車，需要使得電動機輸出反向扭矩(與使得帶動電動車前進時的電動機輸出扭矩的方向相反)，為此，在操作時需要在按下倒車開關的同時轉動轉把，使得電動機輸出反向扭矩，對電動機和電動車進行制動(使得電動機轉速逐漸降低)。但要按下倒車開關的同時又要轉動轉把，操作很不方便，且操作失誤的可能性很大。
[0005]如果能夠省去倒車開關，不但可以節省成本，也降低了危險性。這就需要對傳統的調速手把進行改進，但如果改進後調速手把(即無倒車開關並能夠轉動轉把去控制電動機的正反轉的調速手把)相對於改進前的調速手把的差價超出了倒車開關的價格，無疑難於推廣使用。因此，需要改進後調速手把的結構簡單，生產和安裝成本低，可靠性高。
【發明內容】
[0006]本技術的目的是提供一種可正反向都能轉動以控制電動車正反轉的電動車用可正反向調速手把，它結構簡單，沒有倒車開關，操作方便，可靠性高，且成本與通常的調速手把相當。
[0007]本技術的電動車用可正反向調速手把，包括由把手杆、固定在把手杆上的把手座組成的固定件，轉動設置在把手杆上的轉把，在固定件與轉把之間設置有左轉彈簧和右轉彈簧，左轉彈簧使得轉把相對於把手杆逆時針轉動，右轉彈簧使得轉把相對於把手杆順時針轉動，轉把在左轉彈簧和右轉彈簧的共同作用下處於復位位置；當對轉把施加外力時，轉把能夠從復位位置順時針或者逆時針轉動；
[0008]霍爾傳感器和弧形永磁體相對但不接觸的分別設置在轉把和固定件上；轉把轉動時，霍爾傳感器相對弧形永磁體移動，霍爾傳感器感測弧形永磁體的不同位置並輸出相應的不同信號。
[0009]本技術的有益效果:使用時，霍爾傳感器與控制器電連接。控制器以轉把在復位位置時的霍爾傳感器輸出信號作為基準信號。當轉把向一個方向(如逆時針)轉動離開復位位置時，霍爾傳感器的輸出信號會大於(也可能小於，為方便描述，以大於進行描述)基準信號，並且隨著轉把轉動的角度(相對於復位位置)增大，輸出信號而增大；當轉把向相反方向轉動離開復位位置，霍爾傳感器的輸出信號會小於基準信號，並且隨著轉把轉動的角度(相對於復位位置)增大，輸出信號而減小。這樣，控制器即可根據霍爾傳感器的輸出信號對電動機進行控制。霍爾傳感器輸出基準信號時，電動機在控制器的控制下不輸出扭矩，電動機維持初始狀態(例如，電動機既不正轉也不反轉)；當霍爾傳感器的輸出信號大於基準信號時，電動機在控制器的控制下輸出逆時針方向的扭矩(也可以是順時針方向的扭矩，為方便描述，以逆時針方向的扭矩進行描述)，並且隨著霍爾傳感器輸出信號的增大，電動機輸出的逆時針方向的扭矩越大，使得電動機正轉(也可以反轉，為方便描述，以正轉進行描述);當霍爾傳感器的輸出信號小於基準信號時，電動機在控制器的控制下輸出順時針方向的扭矩，並且隨著霍爾傳感器輸出信號的減小，電動機輸出的順時針方向的扭矩越大，使得電動機反轉；如果電動機初始狀態是在正轉，需要對其制動時，就需要轉動轉把使得霍爾傳感器的輸出信號小於基準信號，電動機在控制器的控制下輸出順時針方向的扭矩，該順時針方向的扭矩與電動機的正轉方向相反，會使得電動機逐漸停止正轉(電動機轉速逐漸降低);如果需要初始狀態是正轉的電動機快速制動，只需要轉動轉把使得霍爾傳感器輸出更小的信號，電動機輸出更大的順時針方向的扭矩即可。這樣就能夠實現電動機的正反轉控制，實現電動車的前進、後退或制動控制。
[0010]通過弧形永磁體與霍爾傳感器的配合，永磁體的長度(弧長)較長，霍爾傳感器輸出信號的範圍較大，所以即使批量生產的各調速手把的轉把的復位位置不完全相同，但因各轉把的復位位置不相同所引起的霍爾傳感器輸出信號的改變均在霍爾傳感器輸出信號的誤差範圍內，所以各調速手把中的霍爾傳感器輸出的基準信號基本相同。
[0011]本技術的調速手把有兩個彈簧(左轉彈簧和右轉彈簧)，而普通的調速手把只有一個彈簧，但本調速手把省去了倒車開關。所以本調速手把相對於普通的調速手把，成本相差無幾。本調速手把結構簡單，生產方便，安裝快捷，對弧形永磁體與霍爾傳感器安裝的位置精度要求較低，不需要對弧形永磁體與霍爾傳感器的相對位置進行專門校準，生產成本和安裝成本均較低，可正反向轉動以控制電動車正反轉。
[0012]上述調速手把，弧形永磁體軸線與轉把軸線同軸；弧形永磁體和霍爾傳感器中的一個設置在轉把端面上，另一個設置在把手座上；霍爾傳感器和弧形永磁體在平行於轉把軸線的方向上相對。
[0013]上述調速手把，弧形永磁體軸線與轉把軸線同軸；弧形永磁體和霍爾傳感器中的一個設置在轉把外周上，另一個設置在把手座上；霍爾傳感器和弧形永磁體在垂直於轉把軸線的方向上相對。[0014]上述調速手把，左轉彈簧和右轉彈簧的剛度滿足:轉把從復位位置進行逆時針轉動所需的外力小於進行順時針轉動所需的外力，也就是說，轉把的逆時針轉動和順時針轉動的手感不同，方便區分。一般情況下，是以轉把的逆時針轉動控制電動車前進，以轉把的順時針轉動控制後退(當然，也可相反，即以轉把的逆時針轉動控制電動車後退，以轉把的順時針轉動控制前進)，為了使得電動車前進時轉動轉把的力較小，使得電動車後退時轉動轉把的力較大，需要左轉彈簧和右轉彈簧的剛度不同(轉把逆時針轉動所需的外力小於進行順時針轉動所需的外力)。另外，左轉彈簧和右轉彈簧的剛度相差越大越好，這是因為，兩個彈簧剛度相差越大，轉把從復位位置進行逆時針轉動所需的外力就越小於進行順時針轉動所需的外力，逆時針轉動和順時針轉動的手感區分越大；兩個彈簧剛度相差越大，也使得批量生產的各調速手把的轉把復位位置基本相同，保證了各調速手把中霍爾傳感器輸出的基準信號基本相同。
[0015]上述調速手把，在轉把的外周上設置有一個與轉把同軸的弧形槽，弧形槽的兩個內端面在位於轉把周向方向的兩端處；在把手座上設置有彈簧座，左轉彈簧為螺旋壓縮彈簧；螺旋壓縮彈簧的軸線垂直於轉把軸線；螺旋壓縮彈簧的一端支撐在彈簧座上，另一端與弧形槽的一個內端面接觸。由於螺旋壓縮彈簧通過弧形槽的內端面施加給轉把的力(使得轉把逆時針轉動)是沿著轉把切向方向的，所以轉把轉動靈活，不會有卡滯現象。
[0016]上述調速手把，轉把是在兩個彈簧的作用下處於復位位置，雖然批量生產中相同的彈簧的彈力基本一致，但彈簧彈力仍有或多或少的誤差，所以批量生產的各調速手把的轉把的復位位置不完全相同，儘管因各轉把的復位位置不相同所引起的霍爾傳感器輸出信號的改變均在霍爾傳感器輸出信號的誤差範圍內，但各調速手把中的霍爾傳感器輸出的基準信號會有差別。為了克服該問題，作為進一步改進，在把手座上設置有沿著螺旋壓縮彈簧的軸線方向延伸的滑道，滑塊滑動設置在滑道內；滑道與弧形槽相通；在滑道上設置有限定滑塊相對於彈簧座最大滑動距離的滑塊限位體，螺旋壓縮彈簧的兩端分別支撐在彈簧座和滑塊上；轉把處於復位位置時，左轉彈簧使得滑塊與滑塊限位體接觸，同時右轉彈簧使得弧形槽的一個內端面與滑塊接觸。這樣，通過滑塊同時與滑塊限位體、弧形槽的一個內端面接觸的機械定位，保障了轉把可靠處於復位位置，避免了彈簧彈力的誤差等原因造成的批量生產的各調速手把中轉把復位位置誤差的問題，保證了各調速手把中轉把復位位置完全相同，進而保證了各調速手把中的霍爾傳感器的基準信號完全相同。本電動車用可正反向調速手把的動作過程:需要逆時針轉動轉把時，對轉把施加逆時針的扭矩(外力)，轉把克服右轉彈簧的彈力而逆時針轉動，此時滑塊在左轉彈簧的作用下始終與滑塊限位體接觸。外力取消時，轉把在右轉彈簧的作用下順時針轉動，直到弧形槽的內端面與滑塊接觸而處於復位位置。需要順時針轉動轉把時，對轉把施加順時針的扭矩(外力)，轉把克服左轉彈簧的彈力而順時針轉動，同時，弧形槽的內端面推動滑塊，滑塊與滑塊限位體脫離，在滑動內向著彈簧座移動。外力取消時，滑塊在左轉彈簧的作用下，克服右轉彈簧的彈力，推動弧形槽的內端面逆時針轉動，直到滑塊與滑塊限位體接觸(同時滑塊與弧形槽的內端面接觸)而處於復位位置。
[0017]為了使得滑塊在滑道內滑動順暢，與滑塊相接觸的弧形槽內端面為曲面；當對轉把施加外力時，轉把轉動，弧形槽內端面推動滑塊移動時，所述曲面與滑塊的接觸點均位於螺旋壓縮彈簧的軸線上。這樣，螺旋壓縮彈簧的對滑塊的作用力和弧形槽內端面對滑塊的作用力均在螺旋壓縮彈簧的軸線方向上，防止了滑塊在滑道內扭轉，使得滑塊在滑道內的滑動更加順暢。
[0018]為了對限制轉把逆時針和順時針轉動的最大角度，以增強操作時的方便性，上述調速手把，它還包括限制轉把從復位位置逆時針轉動最大角度和順時針轉動最大角度的限位裝置。
[0019]限位裝置有多種多樣，對於上述調速手把，一種限位裝置包括弧形限位槽和限位塊；把手座設置有與轉把同軸的弧形限位槽；弧形限位槽的兩個內端面在位於轉把周向方向的兩端處；在轉把的外周上上設置有沿著轉把的徑向伸入到弧形限位槽內的限位塊；當轉把在外力下從復位位置逆時針轉動最大角度時，限位塊與弧形限位槽的一個內端面接觸而限制了轉把繼續逆時針轉動；當轉把在外力下從復位位置順時針轉動最大角度時，限位塊與弧形限位槽的另一個內端面接觸而限制了轉把繼續順時針轉動。
[0020]對於上述調速手把，另一種限位裝置包括弧形限位槽和限位塊；轉把的外周上設置有與轉把同軸的弧形限位槽；弧形限位槽的兩個內端面在位於轉把周向方向的兩端處；在把手座上設置有沿著轉把的徑向伸入到弧形限位槽內的限位塊；當轉把在外力下從復位位置逆時針轉動最大角度時，限位塊與弧形限位槽的一個內端面接觸而限制了轉把繼續逆時針轉動；當轉把在外力下從復位位置順時針轉動最大角度時，限位塊與弧形限位槽的另一個內端面接觸而限制了轉把繼續順時針轉動。為了方便對限位塊的安裝，調高生產和裝配效率，在把手座上設置有沿著轉把徑向方向延伸的通孔；限位塊可拆卸連接在所述通孔上，並穿過通孔伸入到弧形限位槽內。為了方便對霍爾傳感器的安裝，調高生產和裝配效率，弧形永磁體設置在轉把外周上，弧形永磁體和弧形限位槽位於轉把的不同橫截面上；限位塊上還連接有傳感器座，霍爾傳感器固定在傳感器座上；限位塊和傳感器座穿過通孔，霍爾傳感器和弧形永磁體在垂直於轉把軸線的方向上相對。
[0021]上述調速手把，轉把是在兩個彈簧的作用下處於復位位置，雖然批量生產中相同的彈簧的彈力基本一致，但彈簧彈力仍有或多或少的誤差，所以批量生產的各調速手把的轉把的復位位置不完全相同，儘管因各轉把的復位位置不相同所引起的霍爾傳感器輸出信號的改變均在霍爾傳感器輸出信號的誤差範圍內，但各調速手把中的霍爾傳感器輸出的基準信號會有差別。為了克服該問題，作為進一步改進，上述的電動車用可正反向調速手把，在轉把端面上設置凸臺，凸臺伸入到與把手座上的環槽內；環槽軸線與轉把軸線同軸；在環槽內設置可沿環槽繞環槽軸線滑動的滑塊；用於推動滑塊逆時針在環槽內移動的左轉彈簧設置在滑塊與環槽底面上的彈簧座之間；在環槽的側壁上設置用於限定滑塊逆時針在環槽內移動到極限位置的反向限位卡；在復位位置時，左轉彈簧使得滑動與反向限位卡接觸，同時右轉彈簧使得凸臺與滑塊接觸。這樣，通過滑塊同時與反向限位卡、凸臺接觸的機械定位，保障了轉把可靠處於復位位置，避免了彈簧彈力的誤差造成的批量生產的各調速手把中轉把復位位置誤差的問題，保證了各調速手把中轉把復位位置完全相同，進而保證了各調速手把中的霍爾傳感器的基準信號完全相同。本電動車用可正反向調速手把的動作過程:需要逆時針轉動轉把時，對轉把施加逆時針的扭矩(外力)，轉把克服右轉彈簧的彈力而逆時針轉動，此時滑塊在左轉彈簧的作用下始終與反向限位卡接觸。外力取消時，轉把在右轉彈簧的作用下順時針轉動，直到凸臺與滑塊接觸而處於復位位置。需要順時針轉動轉把時，對轉把施加順時針的扭矩(外力)，轉把克服左轉彈簧的彈力而順時針轉動，同時，凸臺推動滑塊，滑塊與反向限位卡脫離，在環槽內順時針移動。外力取消時，滑塊在左轉彈簧的作用下，克服右轉彈簧的彈力，推動凸臺在環槽內逆時針轉動，直到滑塊與反向限位卡接觸(同時滑塊與凸臺接觸)而處於復位位置。
[0022]上述的電動車用可正反向調速手把，滑塊包括與環槽側壁滑動接觸的導向部及沿著環槽的徑向延伸的支撐部；彈簧座呈弧形；導向部位於環槽側壁與彈簧座之間並它們接觸；左轉彈簧設置在彈簧座的一端與支撐部之間。這樣，由於具有導向部，滑塊在環槽內滑動靈活，防止被環槽卡住而不能移動。通過支撐部，方便與左轉彈簧的連接。
[0023]上述的電動車用可正反向調速手把，環槽的底面上設置有正向限位塊；當轉把在外力下從復位位置逆時針轉動一定角度時，正向限位塊與轉把接觸而限制了轉把繼續逆時針轉動；所述一定角度即是轉把在外力下從復位位置逆時針轉動的最大角度。這樣，本調速手把逆時針轉動時，由於有正向限位塊的限制，操作時無需擔心，只要逆時針轉動轉把即可，如果轉動角度過大就會因轉把碰到正向限位塊而無法繼續轉動，所以操作更加方便。
[0024]上述的電動車用可正反向調速手把，左轉彈簧和右轉彈簧中一個為設置在把手座與轉把之間的螺旋壓縮彈簧，另一個為設置在把手杆與轉把之間的扭簧。
[0025]上述的電動車用可正反向調速手把，弧形永磁體的弧形角度大於90度。以增加弧形永磁體相對於霍爾傳感器移動的距離，增大霍爾傳感器的輸出信號的解析度。
[0026]上述的電動車用可正反向調速手把，霍爾傳感器的輸出信號為電壓信號，範圍為x-y ;在復位位置時，霍爾傳感器的輸出信號為X+ (y_x)/2左右。
[0027]上述的電動車用可正反向調速手把，霍爾傳感器的輸出信號為佔空比5%_95%的脈衝寬度調製信號，在復位位置時，霍爾傳感器輸出信號的佔空比為50%左右。
[0028]本技術同時提供了一種結構簡單，操作方便，可靠性高的電動車動力控制裝置。
[0029]本電動車動力控制裝置，它包括上述的電動車用可正反向調速手把及用於控制驅動電動車的電動機的控制器；控制器與霍爾傳感器電連接，控制器接收霍爾傳感器的輸出信號，並根據霍爾傳感器輸出的不同信號控制電動機輸出逆時針方向或順時針方向的扭矩。
[0030]本電動車動力控制裝置的工作過程。控制器以轉把在復位位置時的霍爾傳感器輸出信號作為基準信號。當轉把向一個方向(如逆時針)轉動離開復位位置時，霍爾傳感器的輸出信號會大於(也可能小於，為方便描述，以大於進行描述)基準信號，並且隨著轉把轉動的角度(相對於復位位置)增大，輸出信號而增大；當轉把向相反方向轉動離開復位位置，霍爾傳感器的輸出信號會小於基準信號，並且隨著轉把轉動的角度(相對於復位位置)增大，輸出信號而減小。這樣，控制器即可根據霍爾傳感器的輸出信號對電動機進行控制。霍爾傳感器輸出基準信號時，電動機在控制器的控制下不輸出扭矩，電動機維持初始狀態(例如，電動機既不正轉也不反轉)；當霍爾傳感器的輸出信號大於基準信號時，電動機在控制器的控制下輸出逆時針方向的扭矩(也可以是順時針方向的扭矩，為方便描述，以逆時針方向的扭矩進行描述)，並且隨著霍爾傳感器輸出信號的增大，電動機輸出的逆時針方向的扭矩越大，使得電動機正轉(也可以反轉，為方便描述，以正轉進行描述)，驅動電動車前進；當霍爾傳感器的輸出信號小於基準信號時，電動機在控制器的控制下輸出順時針方向的扭矩，並且隨著霍爾傳感器輸出信號的減小，電動機輸出的順時針方向的扭矩越大，使得電動機反轉，驅動電動車後退；如果電動機初始狀態是在正轉、電動車在前進，需要對其制動時，就需要轉動轉把使得霍爾傳感器的輸出信號小於基準信號，電動機在控制器的控制下輸出順時針方向的扭矩，該順時針方向的扭矩與電動機的正轉方向相反，會使得電動機逐漸停止正轉(電動機轉速逐漸降低)，電動車逐漸減速，實現制動；如果需要初始狀態是正轉的電動機(前進的電動車)快速制動，只需要轉動轉把使得霍爾傳感器輸出更小的信號，電動機輸出更大的順時針方向的扭矩即可。這樣就能夠實現電動機的正反轉控制，實現電動車的前進、後退或制動控制。
[0031]上述的電動車動力控制裝置，轉把處於復位位置時，霍爾傳感器的輸出信號為基準信號T ;如果轉把在某個位置時的霍爾傳感器的輸出信號為R，T+T*5% ^ τ-τ*5%時電動機不輸出扭矩；R > T+T*5%時電動機輸出扭矩的方向與R Τ+Τ*5%時電動機輸出扭矩的大小隨著R- (Τ+Τ*5%)的增大而增大；R T+T*5%或者R < Τ-Τ*5%時電動機輸出扭矩。這樣本電動車動力控制裝置就可以批量生產，而且生產效率高，可靠性高。本技術的有益效果:與現有技術相比，本技術提供的電動車用可正反向調速手把，結構簡單，成本較低，可靠性高，因少了一個倒車開關，操作簡便；尤其是在制動時無需在按下倒車開關的同時轉動轉把使得霍爾傳感器的輸出信號小於基準信號，進一步提高了操作的方便性和可靠性，駕駛車輛更加安全，同時降低了生產成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1是轉把的立體圖。
[0033]圖2是轉把的主視圖。
[0034]圖3是轉把的右視圖(圖2的右視圖)。
[0035]圖4是實施例1的調速手把在復位位置的剖視圖。
[0036]圖5是實施例1的調速手把中的轉把逆時針旋轉到限位裝置的剖視圖。
[0037]圖6是實施例1的調速手把中的轉把順時針旋轉到限位裝置的剖視圖。
[0038]圖7是圖4的A-A剖視圖(旋轉)。
[0039]圖8是實施例1的調速手把的爆炸圖。
[0040]圖9是實施例3的調速手把在復位位置的剖視圖。
[0041]圖10是實施例4的調速手把的示意圖。
[0042]圖11是圖10的B-B剖視圖。
[0043]圖12是實施例4的調速手把的爆炸圖。
[0044]圖13是實施例4的調速手把在復位位置的剖視圖。
[0045]圖14是實施例4的調速手把中的轉把逆時針旋轉到限位裝置的剖視圖。
[0046]圖15是實施例4的調速手把中的轉把順時針旋轉到限位裝置的剖視圖。
[0047]圖16是實施例4的調速手把在復位位置的剖視圖。[0048]圖17是實施例4的調速手把中的轉把逆時針旋轉到限位裝置的剖視圖。
[0049]圖18是實施例4的調速手把中的轉把順時針旋轉到限位裝置的剖視圖。
[0050]圖19是實施例4中的轉把與限位塊、滑塊的相對位置示意圖。
[0051]圖20是轉把的立體圖。
[0052]圖21是轉把的又一立體圖。
[0053]圖22是轉把的另一個立體圖。
[0054]圖23是轉把的側面圖。
[0055]圖24是固定件的立體圖。
[0056]圖25是固定件的又一立體圖。
[0057]圖26是固定件的另一個立體圖。
[0058]圖27是固定件的再一個立體圖。
【具體實施方式】
[0059]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本技術，應理解這些實施例僅用於說明本技術而不用於限制本技術的範圍，在閱讀了本技術之後，本領域技術人員對本技術的各種等價形式的修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。
[0060]實施例1:
[0061]參見圖4-8所示的電動車用可正反向調速手把，包括由把手杆100、固定在把手杆100上的把手座I組成的固定件，轉動設置在把手杆上的轉把2，參見圖1-3，在與把手座軸向相對的轉把端面21上設置凸臺22和具有弧形凹槽23的弧形體24。弧形凹槽內用於放置弧形磁鋼(弧形永磁體)3。弧形永磁體的弧心角B約為100°。
[0062]參見圖7、8，與轉把軸向相對的把手座上具有環槽11。環槽11軸線、轉把軸線、把手杆軸線、弧形磁鋼軸線均同軸。環槽11的底面上設置有正向限位塊12、弧形彈簧座13、霍爾傳感器4。
[0063]環槽外側壁15上具有向環槽內延伸的反向限位卡14。正向限位塊12、弧形彈簧座13、反向限位卡14、霍爾傳感器4沿逆時針方向依次設置在環槽11的底面上。弧形磁鋼3和霍爾傳感器4相對但不接觸的分別設置在轉把上的弧形體24內和把手座上。轉把轉動時，霍爾傳感器相對弧形永磁體移動，霍爾傳感器感測弧形永磁體的不同位置並輸出相應的不同信號。霍爾傳感器有三根導線組成的線束，其中二根是電源線41，向霍爾傳感器供電電壓為DC5V或相近；另一根是位置信號輸出線42。弧形永磁體相對於霍爾傳感器轉動到不同位置時，霍爾傳感器位置信號輸出線的輸出信號在0.8V-4.3V之間。
[0064]滑塊5包括與環槽外側壁15滑動接觸的導向部51及沿著環槽的徑向延伸的支撐部52 ;導向部51位於環槽外側壁15與彈簧座13之間並它們接觸。滑塊在環槽內可沿環槽外側壁繞環槽軸線滑動。左轉彈簧(螺旋壓縮彈簧)6設置在相對的彈簧座一端131與支撐部52之間，用於推動滑塊逆時針在環槽內移動，使得支撐部與反向限位卡接觸，也就是說，反向限位卡限定了滑塊逆時針在環槽內移動的極限位置。
[0065]凸臺22和弧形體24上的弧形磁鋼3伸入環槽11內，並位於支撐部52與正向限位塊12之間。
[0066]右轉彈簧7為扭簧,扭簧一端固定在把手杆,一端固定在凸臺上。扭簧7使得轉把相對於把手杆具有順時針轉動的趨勢，因此，在扭簧的作用下凸臺與支撐部相接觸。在不對轉把施加外力時，轉把處於復位位置，左轉彈簧使得滑塊左側與反向限位卡右側接觸，同時右轉彈簧使得凸臺右側與滑塊左側與接觸。參見圖4，在復位位置時，霍爾傳感器處於弧形磁鋼的中間位置。轉把在復位位置時的霍爾傳感器輸出直流2.5V信號作為基準信號，輸出到控制器。
[0067]參見圖5，需要電動車前進時，對轉把施加逆時針的扭矩逆時針轉動轉把，轉把克服右轉彈簧的彈力而逆時針轉動，轉把離開復位位置，此時滑塊不動(滑塊在左轉彈簧的作用下始終與反向限位卡接觸)。隨著轉把轉動的角度(相對於復位位置)增大，弧形磁鋼相對於霍爾傳感器逐漸移動(逆時針轉動)，霍爾傳感器的輸出信號會從2.5V逐漸增大。直到弧形體24與正向限位塊12在周向接觸，轉把不能繼續逆時針轉動時，霍爾傳感器位於弧形磁鋼的左側端，霍爾傳感器的輸出信號達到最大的4.3V。控制器根據霍爾傳感器輸出信號的增大，控制電動機輸出更大的扭矩，使得電動車前進速度逐漸增大。外力取消時，轉把在右轉彈簧的作用下順時針轉動，直到凸臺與滑塊接觸而處於復位位置。
[0068]參見圖6,需要電動車後退時或者需要對前進的電動車進行制動時,對轉把施加順時針的扭矩順時針轉動轉把，轉把克服左轉彈簧的彈力而順時針轉動，同時，轉把的凸臺推動滑塊，滑塊與反向限位卡脫離，在環槽內順時針移動，隨著轉把轉動的角度(相對於復位位置)增大，支撐部與彈簧座之間的左轉彈簧6逐漸被壓縮，弧形磁鋼相對於霍爾傳感器逐漸移動(順時針轉動)，霍爾傳感器的輸出信號會從2.5V逐漸降低。直到左轉彈簧6無法再被壓縮時，轉把不能繼續順時針轉動，霍爾傳感器位於弧形磁鋼的右側端，霍爾傳感器的輸出信號達到最小的0.8V。控制器根據霍爾傳感器輸出信號的減小，控制電動機輸出更大的反向扭矩，使得電動車後退的速度逐漸增大，或者對前進中的電動車進行制動。外力取消時，滑塊在左轉彈簧的作用下，克服右轉彈簧的彈力，推動凸臺在環槽內逆時針轉動，直到滑塊與反向限位卡接觸(同時滑塊與凸臺接觸)而處於復位位置。
[0069]實施例2:
[0070]實施例2與實施例1不同在於:弧形永磁體相對於霍爾傳感器轉動到不同位置時，霍爾傳感器的輸出信號為佔空比5%—95%的脈衝寬度調製信號。在復位位置時，霍爾傳感器輸出信號(基準信號)的佔空比為50%左右。
[0071]需要電動車前進時,對轉把施加逆時針的扭矩逆時針轉動轉把,隨著轉把轉動的角度(相對於復位位置)增大，霍爾傳感器的輸出信號的佔空比會從50%逐漸增大。直到弧形體24與正向限位塊12在周向接觸，轉把不能繼續逆時針轉動時，霍爾傳感器的輸出信號的佔空比達到最大的95%。控制器根據霍爾傳感器輸出信號的佔空比增大，控制電動機輸出更大的扭矩，使得電動車前進速度逐漸增大。
[0072]需要電動車後退時或者需要對前進的電動車進行制動時,對轉把施加順時針的扭矩順時針轉動轉把，隨著轉把轉動的角度(相對於復位位置)增大，霍爾傳感器的輸出信號的佔空比會從50%逐漸降低。直到左轉彈簧6無法再被壓縮時，轉把不能繼續順時針轉動，霍爾傳感器的輸出信號的佔空比達到最小的5%。控制器根據霍爾傳感器輸出信號佔空比的減小，控制電動機輸出更大的反向扭矩，使得電動車後退的速度逐漸增大，或者對前進中的電動車進行制動。
[0073]實施例3:[0074]參見圖9 (並參考圖5、6)，實施例3與實施例1的不同在於:實施例3中的環槽外側壁15上沒有實施例1中的反向限位卡14，實施例3中的轉把2和滑塊5的一體結構(可以把滑塊看作是轉把2的一部分)。轉把在左轉彈簧和右轉彈簧的共同作用下處於復位位置。當轉動轉把時，轉把(和滑塊)一起轉動。
[0075]實施例4:
[0076]參見圖所示的電動車用可正反向調速手把，包括由把手杆100、固定在把手杆100上的把手座I組成的固定件，轉動設置在把手杆上的轉把2，套裝在轉把2外的轉把套200。
[0077]在轉把2的外周上設置弧形槽21、弧形限位槽22、具有弧形凹槽23的弧形體24。弧形槽21、弧形限位槽22均與轉把同軸，但不在轉把的同一個橫截面內。弧形槽21和弧形體24在轉把的同一個橫截面內。弧形凹槽23內用於放置弧形永磁體3。弧形永磁體的弧心角約為100。。
[0078]弧形限位槽22的兩個內端面221、222在位於轉把周向方向的兩端處。弧形槽21的兩個內端面211、212在位於轉把周向方向的兩端處。在把手座I上設置有沿著轉把切向延伸的彈簧座40，彈簧座內開有在垂直於轉把軸線的方向上延伸的滑道(彈簧腔)41 ;可相對於滑道滑動的滑塊43，滑道的一端與弧形槽相通。左轉彈簧(螺旋壓縮彈簧)6位於滑動內；螺旋壓縮彈簧的軸線垂直於轉把軸線；螺旋壓縮彈簧的一端固定在彈簧座上的突起42上，另一端與滑塊43接觸。在遠離突起的滑道末端處的把手座上有限定滑塊相對於彈簧座最大滑動距離的止推面(滑塊限位體)16，螺旋壓縮彈簧的兩端分別支撐在突起42和滑塊43上；轉把處於復位位置時，螺旋壓縮彈簧使得滑塊的左側上部與止推面16接觸，同時右轉彈簧使得弧形槽的內端面211與滑塊的左側下部接觸。
[0079]與滑塊相接觸的弧形槽內端面211為曲面。曲面的結構滿足:當對轉把施加外力時，轉把從復位位置順時針轉動，弧形槽內端面211推動滑塊克服螺旋壓縮彈簧的彈力而向右移動時，所述曲面與滑塊的接觸點均位於螺旋壓縮彈簧的軸線上。滑塊始終與弧形槽內端面211處於相切狀態。這樣，弧形槽內端面211始終推動滑塊43在螺旋壓縮彈簧的軸線方向上沿著滑道滑動，滑塊不會受到偏離螺旋壓縮彈簧的軸線方向上的力而扭轉，滑塊與弧形槽內端面211的相對滑動更加順暢。
[0080]在把手座I上設置有沿著轉把徑向方向延伸的卡座11，卡座上開有沿著轉把徑向方向延伸的通孔12。限位塊13遠離轉把軸線的一端固定在通孔蓋板14上，限位塊的一側連接有傳感器座15，霍爾傳感器4固定在傳感器座上。
[0081]通孔蓋板14通過螺釘可拆卸連接在所述卡座11上，限位塊和傳感器座穿過通孔，限位塊13靠近轉把軸線的一端伸入到弧形限位槽內。當轉把在外力下從復位位置逆時針轉動最大角度時，限位塊與弧形限位槽的一個內端面221接觸而限制了轉把繼續逆時針轉動；當轉把在外力下從復位位置順時針轉動最大角度時，限位塊與弧形限位槽的另一個內端面222接觸而限制了轉把繼續順時針轉動。弧形限位槽和限位塊等構成了限位裝置。
[0082]固定在傳感器座上的霍爾傳感器4和弧形永磁體3在轉把徑向方向上相對。
[0083]右轉彈簧為扭簧7。扭簧的一端固定在轉把的端面上，另一端固定在與轉把端面相對的把手座上。螺旋壓縮彈簧6和扭簧7的剛度滿足:轉把從復位位置進行逆時針轉動所需的外力小於進行順時針轉動所需的外力。
[0084]霍爾傳感器有三根導線組成的線束，其中二根是電源線，向霍爾傳感器供電電壓為DC5V或相近；另一根是位置信號輸出線。弧形永磁體相對於霍爾傳感器轉動到不同位置時，霍爾傳感器位置信號輸出線的輸出信號在0.8V-4.3V之間。
[0085]螺旋壓縮彈簧6通過滑塊推動弧形槽的內端面211，使得轉把相對於把手杆逆時針轉動，扭簧7使得轉把相對於把手杆順時針轉動，由於螺旋壓縮彈簧6對滑塊向左的彈力大於扭簧對滑塊向右的作用力，所以在復位位置(參見圖13、16)時，滑塊的左端上部處於與止推面接觸的狀態，同時扭簧使得弧形槽內端面211與滑塊的左側下部相接觸。轉把在復位位置時的霍爾傳感器輸出直流1.5V信號作為基準信號，輸出到控制器。
[0086]需要逆時針轉動轉把時，對轉把施加逆時針的扭矩(外力)，轉把克服扭簧的扭力而逆時針轉動，此時滑塊因為在螺旋壓縮彈簧6的作用下處於與止推面接觸的狀態，所以滑塊無法向左移動，因此，弧形槽內端面211便脫離滑塊，再繼續逆時針轉動轉把，直到限位塊與弧形限位槽的內端面221接觸，此時轉把逆時針轉動到最大角度(參見圖14、17)。隨著轉把逆時針轉動的角度(相對於復位位置)增大，弧形永磁體相對於霍爾傳感器逐漸移動(逆時針轉動)，霍爾傳感器的輸出信號會從1.5V逐漸增大。直到轉把不能繼續逆時針轉動時，霍爾傳感器位於弧形磁鋼的左側端，霍爾傳感器的輸出信號達到最大的4.3V。使得轉把逆時針轉動的外力取消時，轉把在扭簧的作用下，迅速順時針轉動，直到弧形槽的內端面211與滑塊接觸後，轉把又回復到復位位置停止轉動。
[0087]需要順時針轉動轉把時，對轉把施加順時針的扭矩(外力)，弧形限位槽的內端面221推動滑塊，使得滑塊克服螺旋壓縮彈簧的彈力而向右滑動，螺旋壓縮彈簧6逐漸被壓縮。直到限位塊與弧形限位槽的內端面222接觸，此時轉把順時針轉動到最大角度(參見圖15,18),同時弧形槽的內端面211在扭簧的作用下保持與滑塊相接觸的狀態。隨著轉把順時針轉動的角度(相對於復位位置)增大，弧形永磁體相對於霍爾傳感器逐漸移動(順時針轉動)，霍爾傳感器的輸出信號會從1.5V逐漸降低。直到轉把不能繼續順時針轉動，霍爾傳感器位於弧形磁鋼的右側端，霍爾傳感器的輸出信號達到最小的0.8V。使得轉把順時針轉動的外力取消時，螺旋壓縮彈簧6推動滑塊向左移動，滑塊推動弧形槽211的內端面，轉把就迅速逆時針轉動，直到滑塊再與止推面接觸時，轉把穩定在復位位置。
[0088]實施例5:
[0089]實施例5與上述的實施例4來說，實施例5中如果沒有用於限定滑塊相對於彈簧座最大滑動距離的止推面(滑塊限位體)，也就是說，滑塊在左右方向均可以自由滑動而不受到限制。下面(參考圖13-18)描述其工作過程。
[0090]螺旋壓縮彈簧6通過滑塊推動弧形槽的內端面211，使得轉把相對於把手杆逆時針轉動，扭簧7使得轉把相對於把手杆順時針轉動，轉把在左轉彈簧和右轉彈簧的共同作用下處於復位位置(參考圖13、16)。轉把在復位位置時的霍爾傳感器輸出直流1.5V信號作為基準信號，輸出到控制器。
[0091]需要逆時針轉動轉把時，對轉把施加逆時針的扭矩(外力)，轉把克服扭簧的扭力而逆時針轉動，此時滑塊在螺旋壓縮彈簧6的作用下逐漸向左移動。繼續逆時針轉動轉把，螺旋壓縮彈簧6的彈力逐漸釋放(由被壓縮狀態逐漸恢復到未被壓縮的自然狀態)，直到螺旋壓縮彈簧6恢復到自然狀態後，滑塊停止移動。再繼續逆時針轉動轉把，直到限位塊與弧形限位槽的內端面221接觸，此時轉把逆時針轉動到最大角度(參考圖14、17)。隨著轉把逆時針轉動的角度(相對於復位位置)增大，弧形永磁體相對於霍爾傳感器逐漸移動(逆時針轉動)，霍爾傳感器的輸出信號會從1.5V逐漸增大。直到轉把不能繼續逆時針轉動時，霍爾傳感器位於弧形磁鋼的左側端，霍爾傳感器的輸出信號達到最大的4.3V。使得轉把逆時針轉動的外力取消時，轉把在扭簧的作用下，迅速順時針轉動，直到弧形槽的內端面211與滑塊接觸後，滑塊在轉把的推動下，滑塊向右移動，使得螺旋壓縮彈簧壓縮，直到螺旋壓縮彈簧對滑塊的作用力與扭簧通過轉把對滑塊的作用力相等時，轉把穩定在復位位置。
[0092]需要順時針轉動轉把時，對轉把施加順時針的扭矩(外力)，弧形限位槽的內端面221推動滑塊，使得滑塊克服螺旋壓縮彈簧的彈力而向右滑動，螺旋壓縮彈簧6逐漸被壓縮。直到限位塊與弧形限位槽的內端面222接觸，此時轉把順時針轉動到最大角度(參考圖
15、18)。隨著轉把順時針轉動的角度(相對於復位位置)增大，弧形永磁體相對於霍爾傳感器逐漸移動(順時針轉動)，霍爾傳感器的輸出信號會從1.5V逐漸降低。直到轉把不能繼續順時針轉動，霍爾傳感器位於弧形磁鋼的右側端，霍爾傳感器的輸出信號達到最小的0.8V。使得轉把順時針轉動的外力取消時，螺旋壓縮彈簧6推動滑塊向左移動，滑塊推動弧形槽211的內端面，轉把就迅速逆時針轉動，直到螺旋壓縮彈簧對滑塊的作用力與扭簧通過轉把對滑塊的作用力相等時，轉把穩定在復位位置。
[0093]本技術公開的一種電動車用可正反向調速手把。轉把在復位狀態時，霍爾傳感器緊靠弧形磁鋼的兩端之間的某一個位置，轉把正反向運轉時，霍爾傳感器不動，弧形磁鋼轉動，從而導致霍爾傳感器輸出信號變化。這個信號輸出到控制器作為控制電動機扭矩大小和方向變化的依據。當轉把順時針或逆時針轉動至不能轉動時，此時霍爾傳感器與弧形磁鋼靠近的位置在弧形磁鋼的兩端，鬆開轉把後，由於彈簧的作用，弧形磁鋼返回到復位狀態。
[0094]本調速手把因可正反向調速，減少了傳統電動車上的倒車開關，增加了產品可靠性，同時也降低了成本。
【權利要求】
1.一種電動車用可正反向調速手把，包括由把手杆、固定在把手杆上的把手座組成的固定件，轉動設置在把手杆上的轉把，其特徵在於:在固定件與轉把之間設置有左轉彈簧和右轉彈簧，左轉彈簧使得轉把相對於把手杆逆時針轉動，右轉彈簧使得轉把相對於把手杆順時針轉動，轉把在左轉彈簧和右轉彈簧的共同作用下處於復位位置；當對轉把施加外力時，轉把能夠從復位位置順時針或者逆時針轉動； 霍爾傳感器和弧形永磁體相對但不接觸的分別設置在轉把和固定件上；轉把轉動時，霍爾傳感器相對弧形永磁體移動，霍爾傳感器感測弧形永磁體的不同位置並輸出相應的不同信號。
2.如權利要求1所述的電動車用可正反向調速手把，其特徵在於:弧形永磁體軸線與轉把軸線同軸；弧形永磁體和霍爾傳感器中的一個設置在轉把端面上，另一個設置在把手座上；霍爾傳感器和弧形永磁體在平行於轉把軸線的方向上相對。
3.如權利要求1所述的電動車用可正反向調速手把，其特徵在於:弧形永磁體軸線與轉把軸線同軸；弧形永磁體和霍爾傳感器中的一個設置在轉把外周上，另一個設置在把手座上；霍爾傳感器和弧形 永磁體在垂直於轉把軸線的方向上相對。
4.如權利要求1、2或3所述的電動車用可正反向調速手把，其特徵在於:在轉把的外周上設置有一個與轉把同軸的弧形槽，弧形槽的兩個內端面在位於轉把周向方向的兩端處；在把手座上設置有彈簧座，左轉彈簧為螺旋壓縮彈簧；螺旋壓縮彈簧的軸線垂直於轉把軸線；螺旋壓縮彈簧的一端支撐在彈簧座上，另一端與弧形槽的一個內端面接觸。
5.如權利要求4所述的電動車用可正反向調速手把，其特徵在於:在把手座上設置有沿著螺旋壓縮彈簧的軸線方向延伸的滑道，滑塊滑動設置在滑道內；滑道與弧形槽相通；在滑道上設置有限定滑塊相對於彈簧座最大滑動距離的滑塊限位體，螺旋壓縮彈簧的兩端分別支撐在彈簧座和滑塊上；轉把處於復位位置時，左轉彈簧使得滑塊與滑塊限位體接觸，同時右轉彈簧使得弧形槽的一個內端面與滑塊接觸。
6.如權利要求5所述的電動車用可正反向調速手把，其特徵在於:與滑塊相接觸的弧形槽內端面為曲面；當對轉把施加外力時，轉把轉動，弧形槽內端面推動滑塊移動時，所述曲面與滑塊的接觸點均位於螺旋壓縮彈簧的軸線上。
7.如權利要求1、2或3所述的電動車用可正反向調速手把，其特徵在於:它還包括限制轉把從復位位置逆時針轉動最大角度和順時針轉動最大角度的限位裝置。
8.如權利要求7所述的電動車用可正反向調速手把，其特徵在於:限位裝置包括弧形限位槽和限位塊；把手座設置有與轉把同軸的弧形限位槽；弧形限位槽的兩個內端面在位於轉把周向方向的兩端處；在轉把的外周上上設置有沿著轉把的徑向伸入到弧形限位槽內的限位塊；當轉把在外力下從復位位置逆時針轉動最大角度時，限位塊與弧形限位槽的一個內端面接觸而限制了轉把繼續逆時針轉動；當轉把在外力下從復位位置順時針轉動最大角度時，限位塊與弧形限位槽的另一個內端面接觸而限制了轉把繼續順時針轉動。
9.如權利要求7所述的電動車用可正反向調速手把，其特徵在於:限位裝置包括弧形限位槽和限位塊；轉把的外周上設置有與轉把同軸的弧形限位槽；弧形限位槽的兩個內端面在位於轉把周向方向的兩端處；在把手座上設置有沿著轉把的徑向伸入到弧形限位槽內的限位塊；當轉把在外力下從復位位置逆時針轉動最大角度時，限位塊與弧形限位槽的一個內端面接觸而限制了轉把繼續逆時針轉動；當轉把在外力下從復位位置順時針轉動最大角度時，限位塊與弧形限位槽的另一個內端面接觸而限制了轉把繼續順時針轉動。
10.如權利要求9所述的電動車用可正反向調速手把，其特徵在於:在把手座上設置有沿著轉把徑向方向延伸的通孔；限位塊可拆卸連接在所述通孔上，並穿過通孔伸入到弧形限位槽內。
11.如權利要求10所述的電動車用可正反向調速手把，其特徵在於:弧形永磁體設置在轉把外周上，弧形永磁體和弧形限位槽位於轉把的不同橫截面上；限位塊上還連接有傳感器座，霍爾傳感器固定在傳感器座上；限位塊和傳感器座穿過通孔，霍爾傳感器和弧形永磁體在垂直於轉把軸線的方向上相對。
12.如權利要求1、2或3所述的電動車用可正反向調速手把，其特徵在於:在轉把端面上設置凸臺，凸臺伸入到與把手座上的環槽內；環槽軸線與轉把軸線同軸；在環槽內設置可沿環槽繞環槽軸線滑動的滑塊；用於推動滑塊逆時針在環槽內移動的左轉彈簧設置在滑塊與環槽底面上的彈簧座之間；在環槽的側壁上設置用於限定滑塊逆時針在環槽內移動到極限位置的反向限位卡；在復位位置時，左轉彈簧使得滑塊與反向限位卡接觸，同時右轉彈簧使得凸臺與滑塊接觸。
13.如權利要求12所述的電動車用可正反向調速手把，其特徵在於:滑塊包括與環槽側壁滑動接觸的導向部及沿著環槽的徑向延伸的支撐部；彈簧座呈弧形；導向部位於環槽側壁與彈簧座之間並它們接觸；左轉彈簧設置在彈簧座的一端與支撐部之間。
14.如權利要求12所述的電動車用可正反向調速手把，其特徵在於:環槽的底面上設置有正向限位塊；當轉把在外力下從復位位置逆時針轉動一定角度時，正向限位塊與轉把接觸而限制了轉把繼續逆時針轉動；所述一定角度即是轉把在外力下從復位位置逆時針轉動的最大角度。
15.如權利要求1、2或3所述的電動車用可正反向調速手把，其特徵在於:弧形永磁體的弧形角度大於90度。
16.一種電動車動力控制裝置，其特徵是:它包括權利要求1-15任一所述的電動車用可正反向調速手把及用於控制驅動電動車的電動機的控制器；控制器與霍爾傳感器電連接，控制器接收霍爾傳感器的輸出信號，並根據霍爾傳感器輸出的不同信號控制電動機輸出逆時針方向或順時針方向的扭矩。
【文檔編號】B62K23/04GK203558178SQ201320619672
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月9日 優先權日:2013年10月9日
【發明者】經繼群, 翁保國 申請人:南京三葉金鷹摩託車有限公司